有色金属学总复习

有色金属学总复习

※1.有色金属的分类？（简答题或名词解释）

答：西方分为铁和非金属。中国分为黑色金属和有色金属，黑色金属通常指铁、锰、铬及它们的合金（主要指钢铁）。有色金属通常是指除黑色金属以外的其他金属，包括轻金属，重金属，贵金属和稀有金属。轻金属密度小于5.0,(5克/立方厘米)，共有7种（铝Al、Mg、K、Na、Ca、锶Sr、钡Ba），有很高的化学活性，用熔盐电解、金属热还原法来提取；重金属密度大于5.0，共有11种（铜Cu、铅Pb、锌Zn、镍Ni、锡Sn、钴Co、砷As、铋Bi、锑Sb、镉Cd、汞Hg ），化学活泼；活性较低，用火法冶金或湿法冶金方法来提取。贵金属主要指金银铂族元素，共有8种（银Ag、金Au、铂Pt、铱Ir、锇Os、铼Rh、铑Rd、钯Pd）；稀有金属主要为习惯称呼（稀有轻金属、稀有高熔点金属、稀有分散性金属、稀土金属和稀有放射性金属）。

2．主要的有色金属冶金方法有：火法冶金（矿石准备、熔炼、精炼）、湿法冶金（浸取、分离、富集和提取）、电冶金（电炉冶炼、熔盐电解和水溶液电解等）。

※3．有色金属冶金主要单元过程（重点）（名词解释）

（1）焙烧：

将矿石或精矿置于适当的气氛下，加热至低于它们的熔点温度，发生氧化、还原或其它化学变化的过程。其目的是改变原料中提取对象的化学组成，满足熔炼或浸出的要求。

按控制的气氛不同，分为：氧化焙烧；还原焙烧；硫酸化焙烧；氯化焙烧等。

（2）煅烧：

将碳酸盐或氢氧化物的矿物原料在空气中加热分解，除去二氧化碳或水分变成氧化物的过程。

3）烧结和球团：

将粉矿或精矿经加热焙烧，固结成多孔状或球状的物料，以适应下一工序熔炼的要求。（4）熔炼：

是指将处理好的矿石、精矿或其他原料，在高温下通过氧化还原反应，使矿物原料中有色金属组分与脉石和杂质分离为两个液相层即金属（或金属锍）液和熔渣的过程，也叫冶炼。分为：还原熔炼；造锍熔炼；氧化吹炼。

（5）精炼：

进一步处理由冶炼得到的含有少量杂质的金属，以提高其纯度。

如：炼钢是对生铁的精炼，在炼钢过程中去气、脱氧，并除去非金属夹杂物，或进一步脱硫等；对粗铜则在精炼反射炉内进行氧化精炼，然后铸成阳极进行电解精炼；对粗铅用氧化精炼除去所含的砷、锑、锡、铁等，并可用特殊方法如派克司法以回收粗铅中所含的金及银。对高纯金属则可用区域熔炼等方法进一步提炼。

（6）浸出：

选择适当的溶剂（如酸、碱、氨、氰化物、氯化物、有机溶剂等）把经处理过的矿石中的常以化合物形式存在的金属选择性地溶解，以便使其与其它不溶的物质分离的过程。

浸取过程常涉及到置换和氧化还原反应，为得到所需要的产物，对浸取剂的酸碱度要加以控制。此外，凡影响化学反应的因素都对浸取过程产生影响，一般加温和加压可都加速浸取过程。还可以利用细菌把一些不溶性的矿物变成可溶性盐，称为微生物冶金或细菌采矿。（7）液固分离：

该过程是将矿物原料经过酸、碱等溶液处理后的残渣与浸出液组成的悬浮液分离成液相与固相的湿法冶金单元过程。

主要有物理方法和机械方法：重力沉降、离心分离、过滤等。

（8）溶液净化：

将矿物原料中与欲提取的有色金属一道溶解进入浸出液的杂质金属除去的湿法冶金单元过程。净液的目的是使杂质不至于危害下一工序对主金属的提取。

方法主要有：结晶、蒸馏、沉淀、置换、溶剂萃取、离子交换、膜分离等。

（9）水溶液电解：

利用电能转化的化学能使溶液中的金属离子还原为金属而析出，或使粗金属阳极经由溶液精炼沉积于阴极。

前者称为电解提取或电解沉积（简称电积），也称不溶阳极电解，如铜电积；

后者以粗金属为原料进行精炼，称为电解精炼或可溶阳极电解，如粗铜、粗铅的电解精炼。（10）熔盐电解：

以高导电率、低熔点的金属熔盐作为电解质，使金属离子在阴极析出的过程。主要用于不溶于水的金属盐类，如铝、镁、钠等活泼金属。

由于金属能溶于熔盐，或者与高价氧化物反应生成低价化合物重新溶入熔盐，熔盐电解的电流效率要低于水溶液电解。

总结：有色冶金主要单元过程：焙烧、煅烧、烧结和球团、熔炼、精炼、浸出、液固分离、溶液净化、水溶液电解、熔盐电解

※4.铝土矿的类型以及我国铝土矿的特点？（简答题）

类型：三水铝石、一水软铝石、一水硬铝石、刚玉。

中国铝土矿资源具有以下几个特点：

①资源分布高度集中；

②矿床类型以沉积型为主，坑采储量比重较大；

③矿床规模以大中型为主；

④一水硬铝石型矿石占绝对优势；

⑤共（伴）生组分多；

⑥品位偏低，A/S小；

⑦适合经济开发和利用的铝土矿资源少；

⑧适合于露采的比例偏小，占38.1%。

※5．判断铝土矿质量高低的指标是什么？该指标的定义？（名词解释）

铝硅比

铝硅比是指矿石中Al2O3含量与SiO2含量的重量比、一般用A/S表示。

※6.什么叫苛性比？（名词解释）

铝酸钠溶液的苛性比是指溶液中的苛性碱与氧化铝的摩尔比，用αk表示：

苛性比（αk）=苛性碱（Na2O）（mol）/氧化铝（Al2O3）（mol）

Na2O-Al2O3-H2O系的Na2O与Al2O3的比值反映了铝酸钠溶液中氧化铝的饱和程度、溶液的稳定性，是氧化铝生产中的一项重要技术指标，称为苛性比。国际上有两种通用的表示方法：

（1）αK ：即铝酸钠溶液中苛性Na2O与Al2O3的摩尔比

（2）A/C：即铝酸钠溶液中Na2O与Al2O3的质量比，Na与Al无论存在形式均化为Na2CO3与Al2O3，并以质量计

※7.目前氧化铝的生产方？碱法又分为哪几种？烧结和拜耳怎样选择两者？(决定碱法生产氧化铝方法的主要因素是什么？请具体指出来。)（简答）

氧化铝生产方法大致可分为四类，即碱法、酸法、酸碱联合法和热法。碱法可分为烧结法和拜耳法两种基本方法。生产方法由铝矿石中的铝硅比决定，当铝硅比A/S ≥ 7时，该矿石可以采用拜耳法处理，当然也可以采用烧结法处理；当3.5 ≤A/S < 7时，就不宜用拜耳法处理，但可以采用烧结法处理；当A/S < 3.5时，可以采用烧结法处理，但这时已无实际